新的无线传感器网络未知节点定位方法.pdf

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1、2014年5月计算机工程与设计Mav．2014第35卷第5期COMPUTERENGINEERINGANDDESIGNVo1．35No．5新的无线传感器网络未知节点定位方法赵攀(四川理工学院计算机系，四川自贡643000)摘要：为了解决无线传感器网络未知节点的定位精度问题，基于最小二乘法提出了一种三维空间定位方法。将节点划分成簇，根据簇内锚节点数量给出了未知节点位置的计算方法和误差评价模型，利用混合蛙跳算法建立了评价模型的求解算法(shuffledfrogleaping—basedlocalizationalgorithm，SFLL)。通过NS2和MATLA

2、B进行数学仿真，对比研究了该算法与RSSI(receivedsignalstrengthindicator)算法、TOA(timeofarriva1)算法之间的性能状况，研究结果表明，SFLL算法的平均定位误差分别较RSSI算法和TOA算法降低了6．32和7．71。关键词：无线传感器网络；定位；最小二乘法；误差；混合蛙跳中图法分类号：TP393文献标识号：A文章编号：1000—7024(2014)05—1542—05NewunknownnodelocalizationmethodofwirelesssensornetworkZHAOPan(Facultyo

3、fComputerScience，SichuanUniversityofScienceandEngineering，Zigong643000，China)Abstract：Tomitigatethenodelocalizationaccuracyinwirelesssensornetwork，athree-dimensionallocalizationmethodispro—posedbasedon1eastsquares．Inthismethod，thenodeisdividedtoclusteratfirst，andthecalculationmeth

4、odanderrorevalua—tionmodelofunknownnodeispresentedwithbeaconineachcluster．Then，anevaluationalgorithm(shuffledfrogleaping-basedlocalizationalgorithm，SFLL)isproposedbyshuffledfrogleaping．Atlast，amathematicsimulationwithNS2andOPNETisconductedtOstudytheperformancebetweenSFLLandRSSI(re

5、ceivedsignalstrengthindicator)algorithm，aswellasTOA(timeofarriva1)algorithm．ComparedtotheaveragelocationerrorofRSSIandTOA，theresultshowsthat，SFLLrespectivelyreduces6．32and7．71．Keywords：wirelesssensornetwork；localization；leastsquares；error；shuffledfrogleaping优化算法进行定位，不仅所需锚节点比例较少，而且

6、定位0引言精度更高。其代表算法有基于多尺度分析定位算法l1和最未知节点定位是无线传感器网络(wirelesssensornet—小二乘定位算法[14,15]，它们通过对加权非线性二次代价函work，WSN)研究的热点和重点l_】。]。目前，定位算法根数进行最小化优化，实现节点定位。据是否测量节点距离可以划分为非距离和距离两种方法。在上述工作的基础上，本文提出了一种新的三维空间距离定位算法利用三边或者多边角方法，并结合未知节点的定位算法和误差评价模型。该模型利用混合蛙跳算法对与锚节点的距离来确定未知节点位置，主要有RSSI算评价函数进行求解，同时通过数学仿真

7、对比其它算法性能，法_4．5]、AOA算法[、TOA算法[]和TIX)A算法[]等。以此验证该模型的有效性。而基于非距离定位算法则根据锚节点与未知节点之间的邻1节点定位方法接关系，来实现未知节点定位，其计算复杂度和通信开销较小，典型代表有DV-Hop算法[g]、质心算法_1、MDS-假设某无线传感器网络中存在N个节点，其中M个为MAP算法_11]和APIT算法[1。]等。最近，基于距离的定位锚节点，坐标信息通过GPS定位系统确定，如图1中M代算法得到了快速发展，提出了一些高精度定位算法。通过表锚节点，N代表未知节点。由于受到能量、成本等因素限利用未知节点局

8、部范围内的距离信息，采用负梯度搜索等制，只有少量节点可以成为锚节点